Vorlegierung zur Behandlung von Eisen- und Stahlschmelzen Es ist bekannt,
zur Behandlung von Eisen- und Stahlschmelzen, insbesondere zur Herstellung von Gußeisen
mit Kugelgraphit, durch Zusatz von Magnesium zur Gußeisenschmelze magnesiumhaltige
Vorlegierungen zu verwenden, die bis zu 40 % Magnesium, verschieden hohe
Anteile an Calcium und als Rest im wesentlichen Silicium und gegebenenfalls Eisen
enthalten. Es ist außerdem bekannt, Gußeisenschmelzen, aus denen Gußeisen mit Kugelgraphit
hergestellt werden soll, Seltene Erdmetalle, insbesondere Cer-Mischmetall, zuzusetzen.
So soll durch den Zusatz von Metallen der Seltenen Erden in größeren Mengen die
Kugelgraphitbildung, ebenso wie durch den Zusatz von Magnesium, herbeigeführt werden,
jedoch haben sich diese Verfahren in der Praxis nicht eingeführt. Außerdem werden
Metalle der Seltenen Erden in geringeren Mengen zusammen mit Magnesium eingesetzt,
wobei das Magnesium die Kugelgraphitbildung herbeiführt, während die Seltenen Erdmetalle
dazu dienen, die Wirkung von Störelementen, z. B. Titan, die in gewissen Fällen
der Kugelgraphitbildung entgegenwirken, aufzuheben. Schließlich sind Vorlegierungen
zur Behandlung von Gußeisen für die Herstellung von kugelgraphitischem Gußeisen
bekannt (britisches Patent 827166), die aus 5 bis 300/, Magnesium, 1 bis
10 % Seltenen Erdmetallen, 40 bis 80 °/o Silicium, Rest Eisen, bestehen.
Diese Vorveröffentlichung sieht aber keinen Einsatz von Calcium als Legierungskomponente
vor, und sie gibt auch keinen Hinweis darauf, daß bestimmte Verhältnisse der Legierungskomponenten
zu günstigem Reaktionsverhalten der Legierung führen. Master alloy for the treatment of iron and steel melts It is known to use magnesium-containing master alloys which contain up to 40% magnesium and different proportions of magnesium for the treatment of iron and steel melts, in particular for the production of spheroidal graphite cast iron, by adding magnesium to the cast iron melt Calcium and the remainder essentially contain silicon and optionally iron. It is also known to add rare earth metals, in particular cerium mischmetal, to cast iron melts from which cast iron with spheroidal graphite is to be produced. For example, the addition of rare earth metals in large quantities is intended to bring about the formation of spheroidal graphite, as does the addition of magnesium, but these processes have not been implemented in practice. In addition, rare earth metals are used in smaller quantities together with magnesium, the magnesium causing the spheroidal graphite formation, while the rare earth metals serve to reduce the effect of interfering elements, e.g. B. titanium, which in certain cases counteract the formation of nodular graphite. Finally, master alloys for treating cast iron for the production of nodular cast iron are known (British patent 827166) which consist of 5 to 300 % magnesium, 1 to 10% rare earth metals, 40 to 80% silicon, the remainder iron. However, this prior publication does not provide for the use of calcium as an alloy component, and it also gives no indication that certain proportions of the alloy components lead to a favorable reaction behavior of the alloy.
Es wurde nun gefunden, daß solche Vorlegierungen besonders vorteilhaft
zur Behandlung von Eisen- und Stahlschmelzen, insbesondere zur Herstellung von Gußeisen
mit Kugelgraphit; eingesetzt werden können, die verhältnismäßig hohe Megnesiumgehalte
zwischen 25 und 40 % und außerdem einen Gehalt an Seltenen Erdmetallen aufweisen,
vier mit 6 bis 20°/o höher liegt, als er üblicherweise in Vorlegierungen, die gleichzeitig
Magnesium enthalten, vorliegt. Dabei ist es entscheidend, daß zwischen Magnesium-
und Seltenen Erdmetallen ein bestimmtes Verhältnis eingehalten wird, das zwischen
2:1 und 4:1 liegt. Die Vorlegierung soll außerdem mindestens 40 % Silicum
und oder Nickel und/oder Kupfer und als Rest gegebenenfalls Eisen und/oder Mangan
enthalten. Die Legierung enthält außerdem Calcium; um die Abbrenngeschwindigkeit
des Magnesiums in der Schmelze zu verringern, jedoch soll der Gehalt an Calcium
nur so gering sein, daß das Verhältnis von Magnesium zu Calcium auf jeden Fall 8
: 1 nicht unterschreiten darf. Die Legierung wird vorzugsweise mit einem Gehalt
von 30 bis 320/0 Magnesium und 9 bis 10% Seltenen Erdmetallen, 3 bis 4
% Calcium, 5 bis 7 % Eisen, Rest Silicium, verwendet, wobei auch hier
das Verhältnis zwischen Magnesium und Seltenen Erdmetallen zwischen 2 und 4 : 1
liegen soll.It has now been found that master alloys of this type are particularly advantageous for the treatment of iron and steel melts, in particular for the production of cast iron with spheroidal graphite; can be used which have relatively high magnesium contents between 25 and 40 % and also a content of rare earth metals, four with 6 to 20% higher than is usually present in master alloys which also contain magnesium. It is crucial that a certain ratio between magnesium and rare earth metals is maintained, which is between 2: 1 and 4: 1. The master alloy should also contain at least 40 % silicon and / or nickel and / or copper and the remainder, if appropriate, iron and / or manganese. The alloy also contains calcium; in order to reduce the burning rate of the magnesium in the melt, but the calcium content should only be so low that the ratio of magnesium to calcium must not fall below 8: 1 in any case. The alloy is preferably used with a content of 30 to 320/0 magnesium and 9 to 10% rare earth metals, 3 to 4 % calcium, 5 to 7 % iron, the remainder silicon, the ratio between magnesium and rare earth metals between 2 and 4: 1 should be.
Die erfindungsgemäße Vorlegierung eignet sich außer zur Herstellung
von Gußeisen mit Kugelgraphit zur Desoxydation und Entschwefelung von Gußeisen,
ohne daß eine Kugelgraphitausbildung angestrebt wird. Außerdem können mit dieser
Vorlegierung sogenannte Halbstähle mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 0,9 und
1,7 behandelt werden, um den Graphit, der sich bei der Abkühlung im festen Zustand
ausscheidet, in Sphärolithenform zu bringen, wodurch die Festigkeitseigenschaften
und die Zähigkeit besonders verbessert werden. Schließlich kann die erfindungsgemäße
Legierung auch zur Desoxydation von Stählen, insbesondere von hochlegierten Stählen,
mit den üblichen hohen Nickel- und Chromgehalten behandelt werden. Die Magnesiumbehandlung
führt dabei zu einer besonders hohen Zähigkeit und damit zur besseren Verformbarkeit
und Schmiedbarkeit des Stahls. In diesem Fall ist die nickelhaltige Vorlegierung
besonders geeignet, weil sie gleichzeitig dazu dienen kann, den gewünschten Nickelanteil
in den Stahl einzubringen.The master alloy according to the invention is also suitable for production
of spheroidal graphite cast iron for deoxidation and desulfurization of cast iron,
without aiming for spheroidal graphite training. You can also use this
Master alloy so-called semi-steels with a carbon content between 0.9 and
1.7 treated to the graphite, which when cooled in the solid state
precipitates to bring in spherulite form, whereby the strength properties
and toughness can be particularly improved. Finally, the inventive
Alloy also for deoxidizing steels, especially high-alloy steels,
are treated with the usual high nickel and chromium contents. The magnesium treatment
This leads to a particularly high level of toughness and thus to better deformability
and forgeability of the steel. In this case the master alloy is nickel-containing
particularly suitable because it can also serve to achieve the desired nickel content
to be introduced into the steel.
Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorlegierung hat sich überraschenderweise
gezeigt, daß durch die Anwesenheit von Seltenen Erdmetallen auf Grund noch nicht
übersehbarer Zusammenhänge die Magnesiumausbeute der Vorlegierung ganz wesentlich
gesteigert wird. Die Steigerung der Magnesiumausbeute betrug in Einzelfällen bis
zu 80 °/a. Im Durchschnitt lag
sie zwischen 40 und 700/,.
Dadurch wird es möglich, mit einer wesentlich geringeren Menge an Vorlegierung für
die Behandlung von Eisen- und Stahlschmelzen auszukommen, als wenn die gleiche Legierung
ohne den entsprechenden Zusatz an Seltenen Erden verwendet würde. Durch die Verringerung
der Legierungsmenge wird außer den damit herbeigeführten Ersparnissen erreicht;
daß sich auch der Tpmper4turverlust durch den Zusatz der Vorlegierung v6rringert.
Außerdem wird ein zu schnelles Abklingen der Magnesiumbehandlung verhindert, und
die Schmelze kann daher über einen längeren Zeitraum hin vergossen werden.When using the master alloy according to the invention, it has surprisingly been found that the magnesium yield of the master alloy is increased quite significantly due to the presence of rare earth metals due to relationships that cannot yet be overlooked. The increase in the magnesium yield was up to 80 ° / a in individual cases. On average it was between 40 and 700 / ,. This makes it possible to manage with a significantly smaller amount of master alloy for the treatment of iron and steel melts than if the same alloy were used without the corresponding addition of rare earths. By reducing the amount of alloy, the savings brought about thereby are achieved; that the temperature loss is also reduced by the addition of the master alloy. In addition, the magnesium treatment is prevented from subsiding too quickly, and the melt can therefore be poured over a longer period of time.
Die Erhöhung der Magnesiumausbeute ist in allen Fällen von Vorieil,-..in
denen die. Legierung-angewandtwerden kann. Das gilt auch dann, wenn, wie bei der
Desoxydation und Entschwefelung von Gußeisen bzw. Desöxydation von Stählen, - keine
Sphärolitenbildung angestrebt wird, weil in diesen Fällen zur Erzielung des gleichen
Effektes eine geringere Menge Vorlegierung_und-dgniit-ene_geringexe Menge Magnesium
benötigt wird, als wenn die Legierung den Zusatz an Seltenen Erdmetallen nicht enthielte.
Besonders bei der Behandlung von Halbstählen und bei der Desoxydation von Stählen
ist die Erhöhung der Magnesiumausbeute wegen der verhältnismäßig hohen Behandlungstemperatur,
die über 1570°C liegt, von großer Bedeutung. Auf Grund des hohen Gehaltes an Seltenen.
Erdmetallen--ist- das Magnesium -stärker gebunden, was zur Folge hat; daß die Magnesiumverdampfung
besser unter Kontrolle steht, die Reaktion damit kontrollierter verläuft und das
Arbeiten im Betrieb wesentlich erleichtert wird. --- Es ist für die efinäüngsgenäße
Vorlegierüng-ent scheidend, daß das Verhältnis zwischen Magnesium und Seltenen Erdmetallen
eingehalten wird. Wird dieses Verhältnis unterschritten, d. h. ist der Anteil an
Seltenen Erdmetallen-im. Verhältnis zum Magnesium zu hoch, -so ist keine.sichere
und vollständige Kugelgraphitausbildung mehr gewährleistet, insbesondere wenn Gußeisen
mit= einem hohen Schwefelgehalt behandelt werden soll. Außerdem wird in allen Anwendungsfällen
die Reaktion des Magnesiums in der -Schmelze, insbesondere -bei großen Chargen,
zu stark gebremst, wodurch die Reaktionsprodukte nicht mehr sicher aus der Schmelze
entfernt werden. Liegt der Gehalt an Seltenen Erdmetallen unterhalb des angegebenen
Verhältnisses, so treten die oben angegebenen Vorteile, insbesondere :die Erhöhung
der Magnesiumausbeute nicht auf.The increase in the magnesium yield is in all cases by Vorieil, - .. in
To whom the. Alloy can be applied. This also applies if, as with the
Deoxidation and desulphurization of cast iron or deoxidation of steels, - none
Spherolite formation is sought, because in these cases to achieve the same
Effect a smaller amount of master alloy_and-dgniit-ene_geringexe amount of magnesium
is needed as if the alloy did not contain the addition of rare earth metals.
Especially when treating semi-steels and deoxidizing steels
is the increase in the magnesium yield due to the relatively high treatment temperature,
which is above 1570 ° C is of great importance. Due to the high content of rare.
Earth metals - the magnesium is more strongly bound, which has the consequence; that the magnesium evaporation
is better under control, the reaction is more controlled and that
Working in the company is made much easier. --- It is for the convenience of the user
Vorlegierüng-deciding that the ratio between magnesium and rare earth metals
is adhered to. If this ratio is not reached, d. H. is the proportion of
Rare earth metals-im. Ratio to magnesium too high, so it's not safe
and complete spheroidal graphite formation is more guaranteed, especially when cast iron
should be treated with = a high sulfur content. In addition, in all use cases
the reaction of the magnesium in the melt, especially in the case of large batches,
braked too much, which means that the reaction products can no longer be safely removed from the melt
removed. If the content of rare earth metals is below the specified
Ratio, the advantages indicated above occur, in particular: the increase
the magnesium yield does not show up.
Die erfindungsgemäße Vorlegierung wird nach dem Tauchverfahren eingesetzt,
d. h., sie wird mittels einer Tauchglocke in die Gußeisenschmelze bis nahe an den
Boden einer Gießpfanne getaucht, deren Höhe die Breite wesentlich übersteigt. Die-
Einbringung der Legierung im Tauchverfahren eignet sich besonders bei der Behandlung
von Gußeisen mit hohen Schwefelgehalten, da diese Art der Einbringung der Vorlegierung
dann besonders: wirtschaftlich ist. Die Seltenen Erdmetalle liegen in der Legierung
metallisch vor, und zwar im. allgemeinen als Lanthanide, vorwiegend als Cer und
Lanthan. Sie- werden am besten in an sich bekannter Weise bei der-Herstellung der
Legierung durch Reduktion aus den. Verbindungen der Seltenen Erdmetalle eingebracht.
-. -."
An folgenden Beispielen der Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit,
wird gezeigt, daß die erfindungsgemäße Legierung- eine wesentliche Erhöhung -der
Magnesiumausbeute: herbeiführt: Es wurden zwei verschiedene Legierungen eingesetzt,
die sich praktisch nur durch den Gehalt an Seltenen Erdmetallen unterschieden. Sie
hatten folgende Zusammensetzung:
Beide Legierungen wurden einer Gußeisenschmelze von 800 kg bei einer Behandlungstemperatur
von 1480 bis 1500°C mit einer Tauchglocke in einer schlanken Pfanne zugesetzt. Dabei
ergaben sich folgende Ergebnisse,-die in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben
sind. In dieser Tabelle bedeutet SR = Schwefel im Rinneneisen, SsG = - Schwefel
im Gußeisen, VL-Z = Vorlegierungzügabe, Mg = Magnesiumgehalt im Gußeisen, Mg-A =
Magnesiumausbeute. Für die Versuche 1 bis 4 wurde die bekannte Legierung-eingesetzt,
für die Versuche 5 bis 12 die erfindungsgemäße Legierung.
Aus der vorstehenden Tabelle ist ersichtlich, daß die Magnesiumausbeute in den Extremfällen
von 30,6 auf 61;0 °/0, also über 100 0/0, gestiegen ist. Die mittlere Steigerung
beträgt etwa 600/0. Die Menge der Vorlegierung kann unter die Hälfte, im Mittel
aber auf 60 bis 700/0 verringert werden.The master alloy according to the invention is used according to the dipping process, ie it is dipped into the cast iron melt by means of a dipping bell to close to the bottom of a pouring ladle, the height of which significantly exceeds the width. The introduction of the alloy in the dipping process is particularly suitable when treating cast iron with high sulfur contents, since this type of introduction of the master alloy is then particularly: economical. The rare earth metals are metallic in the alloy, namely in. generally as lanthanides, predominantly as cerium and lanthanum. They are best used in a manner known per se in the production of the alloy by reduction from the. Compounds of the rare earth metals introduced. -. . - "At the following examples the production of cast iron with spheroidal graphite is shown that the alloy- according to the invention a substantial increase -the Magnesium yield: causes: There were used two different alloys, which practically differ only by the content of rare earth metals you. had the following composition:
Both alloys were added to a cast iron melt weighing 800 kg at a treatment temperature of 1480 to 1500 ° C. with a dipping bell in a slim pan. The following results were obtained, which are shown in the table below. In this table, SR = sulfur in the channel iron, SsG = sulfur in the cast iron, VL-Z = addition of master alloy, Mg = magnesium content in the cast iron, Mg-A = magnesium yield. The known alloy was used for experiments 1 to 4, and the alloy according to the invention was used for experiments 5 to 12.
It can be seen from the table above that the magnesium yield in the extreme cases has increased from 30.6 to 61.0%, i.e. over 100%. The mean increase is about 600/0. The amount of master alloy can be reduced to less than half, but on average to 60 to 700/0.